تأثیر سه ماه تمرین هوازی تناوبی بر بیان برخی از ژن‌های مسیر میتوکندریایی آپوپتوز عضله‌ی اسکلتی موش‌های صحرایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه تربیت بدنی- دانشگاه علوم انتظامی امین- تهران- ایران

2 گروه تربیت بدنی و علوم ورزشی دانشکده علوم تربیتی و روانشناسی دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

3 گروه فیزیولوژی ورزش دانشکده علوم ورزشی دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

4 گروه زیست شناسی علوم جانوری، دانشکده علوم طبیعی دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

سابقه و هدف: آپوپتوز یک فرآیند سلولی محافظت‌کننده است که نقش مهمی در توسعه و هومئوستاز بافت طبیعی و نیز عوامل پیدایش بیماری‌ها بازی می‌کند. برخی شواهد حاکی است که تمرینات ورزشی ممکن است مسیرهای پیام‌رسانی آپوپتوز در عضله‌ی اسکلتی را تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین، مطالعه حاضر با هدف تعیین تأثیر سه ماه تمرین هوازی تناوبی بر برخی از شاخص‌های آپوپتوز عضله­ی نعلی موش‌های صحرایی نر انجام گردید.
مواد و روش­ها: مطالعه حاضر در قالب یک طرح تجربی دو گروهی انجام گردید. 20 سر موش صحرایی نر سه ماهه به شکل تصادفی به دو گروه همگن تمرین تناوبی و کنترل (هر گروه 10 سر) تقسیم شدند. گروه تمرین به مدت سه ماه در برنامه‌ی تمرین هوازی تناوبی شرکت کردند. جراحی آزمودنی‌ها دو روز پس از آخرین جلسه‌ی تمرین انجام و بیان ژن‌های Bax، Bcl-2 و کاسپاز-3 عضله­ی نعلی با استفاده از روش Real Time-PCR بررسی شد. داده‌ها با استفاده از آزمون t مستقل در سطح معنی‌داری p یافته‌ها: یافته‌ها نشان داد که بیان ژن Bcl-2 در گروه تمرین به طور معنی‌داری بیشتر از گروه کنترل بود (0.002=P) و نسبت Bax به Bcl-2 در گروه تمرین به طور معنی‌داری کمتر از گروه کنترل بود (0.048=P). این در حالی است که بیان ژن Bax و کاسپاز-3 در دو گروه تفاوت معنی‌داری نداشت، با این حال بیان این پروتئین‌ها در گروه تمرین تناوبی به ترتیب 44 و 21 درصد کمتر از گروه کنترل بود.
نتیجه­ گیری: به‌نظر می‌رسد سه ماه تمرین هوازی بر افزایش پروتئین ضد‌آپوپتوز میتوکندریایی عضله‌ی نعلی تاثیر قابل‌توجهی دارد. با این حال و با توجه به عدم تغییر معنی­دار بیان ژن کاسپاز-3، اظهار نظر قطعی در مورد تأثیر تمرینات ورزشی بر شاخص‌های مربوط به آپوپتوز عضله­ی اسکلتی، منوط به انجام مطالعات بیشتری می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Three Month Aerobic Interval Training on Some of Mitochondrial Apoptotic Gene Expression in Rat Skeletal Muscle

نویسندگان [English]

  • masoud asgharpour-arshad 1
  • marefat siahkuhian 2
  • lotfali bolboli 2
  • Afshar Jafari 3
  • farzam sheikhzadeh hesari 4
1 Department of Physical Education, Amin Police University, Tehran, Iran
2 Department of Physical Education, Faculty of Educational Science and Psychology, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
3 Department of exercise physiology, Faculty of sport Science. Tabriz University, Tabriz, Iran
4 Department of Biology, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Background&Purpose: Apoptosis is a highly conserved cellular process that plays an important role in normal tissue development and homeostasis as well as in the pathogenesis of disease. Current evidence suggests that exercise trainings may alter apoptosis-related signaling in skeletal muscle. Therefore, the purpose of this study was investigating the effect of three month of aerobic interval training on some indices of skeletal muscle apoptosis in rats.
Methodology: This study was conducted as a two-group experimental design. Twenty 3-month-old male rats randomly divided into two groups of aerobic interval training and control. Rats in interval training group participated in the aerobic interval training program for three month. Two day after the last training session, the soleus muscle of rats were extracted and Bax, Bcl-2 and caspase-3 genes expression evaluated by Real Time-PCR. Independent t-test was applied for statistical analysis of the data (P< 0.05).
Results: The results showed that there is a significant difference between the control and training group in Bcl-2 (P= 0.002) gene expression and Bax/Bcl-2 ratio (P= 0.048). Bcl-2 gene expression in training group is greater than control group, while Bax/Bcl2 ratio of control group was greater than training group. Moreover, there was no significant difference between the two groups in Bax and caspase-3 expression (P> 0.05).
Conclusion: In general, it seems that three-month aerobic interval training was effective in increasing skeletal muscle mitochondrial anti-apoptotic protein. However, considering the no significant decrease in caspase-3 expression, more researches are needed to identify effects of trainings on skeletal muscle apoptosis.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aerobic interval training
  • Skeletal muscle
  • Apoptosis
  • Caspase-3

##Marfe G, Tafani M, Pucci B, Di Stefano C, Indelicato M, Andreoli A, et al.(2010). The effect of marathon on mRNA expression of anti-apoptotic and pro-apoptotic proteins and sirtuins family in male recreational long-distance runners. BMC physiology; 10(1), 7.##Tsalouhidou S, Petridou A, Mougios V. (2009). Effect of chronic exercise on DNA fragmentation and on lipid profiles in rat skeletal muscle. Experimental physiology; 94(3), 362-370.##Quadrilatero J, Bombardier E, Norris SM, Talanian JL, Palmer MS, Logan H,et al. (2010). Prolonged moderate-intensity aerobic exercise does not alter apoptotic signaling and DNA fragmentation in human skeletal muscle. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism; 298(3), E534-E547.##Siu PM. Muscle apoptotic response to denervation, disuse, and aging. (2009). Medicine and science in sports and exercise; 41(10), 1876-1886.##McMillan EM, Graham DA, Rush JW, Quadrilatero J. (2012). Decreased DNA fragmentation and apoptotic signaling in soleus muscle of hypertensive rats following 6 weeks of treadmill training. Journal of Applied Physiology; 113(7), 1048-1057.##Favaloro B, Allocati N, Graziano V, Di Ilio C, De Laurenzi V. (2012). Role of apoptosis in disease. Aging (Albany NY); 4(5), 330.##Peterson JM, Bryner RW, Sindler A, Frisbee JC, Alway SE. (2008). Mitochondrial apoptotic signaling is elevated in cardiac but not skeletal muscle in the obese Zucker rat and is reduced with aerobic exercise. Journal of Applied Physiology; 105(6), 1934-1943.##Cury-Boaventura MF, Levada-Pires AC, Folador A, Gorjão R, Alba-Loureiro TC, Hirabara SM, et al. (2008). Effects of exercise on leukocyte death: prevention by hydrolyzed whey protein enriched with glutamine dipeptide. European journal of applied physiology; 103(3), 289-294.##Koçtürk S, Kayatekin BM, Resmi H, Açıkgöz O, Kaynak C, Özer E. (2008). The apoptotic response to strenuous exercise of the gastrocnemius and solues muscle fibers in rats. European journal of applied physiology; 102(5), 515-524.##Song W, Kwak HB, Lawler JM. (2006). Exercise training attenuates age-induced changes in apoptotic signaling in rat skeletal muscle. Antioxidants & redox signaling; 8(3-4), 517-528.##Kalyani RR, Corriere M, Ferrucci L. (2014). Age-related and disease-related muscle loss: the effect of diabetes, obesity, and other diseases. The Lancet Diabetes & Endocrinology; 2(10), 819-829.##Siu PM, Bryner RW, Martyn JK, Alway SE. (2004). Apoptotic adaptations from exercise training in skeletal and cardiac muscles. The FASEB journal; 18(10), 1150-1152.##Alway SE, Siu PM. (2008). Nuclear apoptosis contributes to sarcopenia. Exercise and sport sciences reviews; 36(2), 51.##Phaneuf S, Leeuwenburgh C. (2001). Apoptosis and exercise. Medicine and science in sports and exercise; 33(3), 393-396.##Kim KB, Kim YA, Park JJ. (2010). Effects of 8 week exercise on bcl-2, bax, caspase-8, caspase-3 and HSP70 in mouse gastrocnemius muscle. Journal of Life Science; 20(9), 1409-1414.##Liu WY, He W, Li, H. (2013). Exhaustive training increases uncoupling protein 2 expression and decreases Bcl-2/Bax ratio in rat skeletal muscle. Oxidative medicine and cellular longevity.##Guiraud T, Nigam A, Gremeaux V, Meyer P, Juneau M, Bosquet L. (2012). High-intensity interval training in cardiac rehabilitation. Sports medicine; 42(7), 587-605.##Naito H, Powers SK, Demirel HA, Junichiro A. (2001). Exercise training increases heat shock protein in skeletal muscles of old rats. Medicine and science in sports and exercise; 33(5), 729-734.##Haram PM, Kemi OJ, Lee SJ, Bendheim MØ, Al-Share QY, Waldum HL, Wisløff U. (2008). Aerobic interval training vs. continuous moderate exercise in the metabolic syndrome of rats artificially selected for low aerobic capacity. Cardiovascular research.##Vainshtein A, Kazak L, Hood DA. (2011). Effects of endurance training on apoptotic susceptibility in striated muscle. Journal of applied physiology; 110(6), 1638-1645.##Adhihetty PJ, Taivassalo T, Haller RG, Walkinshaw DR, Hood DA. (2007). The effect of training on the expression of mitochondrial biogenesis-and apoptosis-related proteins in skeletal muscle of patients with mtDNA defects. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism; 293(3), E672-E680.##Fang J, Wu L, Chen L. (2008). Postconditioning attenuates cardiocyte ultrastructure injury and apoptosis by blocking mitochondrial permeability transition in rats. Acta cardiologica; 63(3), 377-387.##Marzetti E, Lawler JM, Hiona A, Manini T, Seo AY, Leeuwenburgh C. (2008). Modulation of age-induced apoptotic signaling and cellular remodeling by exercise and calorie restriction in skeletal muscle. Free Radical Biology and Medicine; 44(2), 160-168.##Musumeci G, Imbesi R, Szychlinska MA, Castrogiovanni P. (2015). Apoptosis and Skeletal Muscle in Aging. Open Journal of Apoptosis; 4(02), 41.##Ziaaldini MM, Koltai E, Csende Z, Goto S, Boldogh I, Taylor AW, Radak Z. (2015). Exercise training increases anabolic and attenuates catabolic and apoptotic processes in aged skeletal muscle of male rats. Experimental gerontology; 67, 9-14.##Chae CH, Jung SL, An SH, Jung CK, Nam SN, Kim HT. (2011). Treadmill exercise suppresses muscle cell apoptosis by increasing nerve growth factor levels and stimulating p-phosphatidylinositol 3-kinase activation in the soleus of diabetic rats. Journal of physiology and biochemistry; 67(2), 235-241.##Siu PM, Bryner RW, Murlasits Z, Alway SE. (2005). Response of XIAP, ARC, and FLIP apoptotic suppressors to 8 wk of treadmill running in rat heart and skeletal muscle. Journal of applied physiology; 99(1), 204-209.##